纖維復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)由于高比強(qiáng)度、高比模量、制造成本較低等特點(diǎn),近年來(lái)已被廣泛用于航天、航空、風(fēng)電等尖端領(lǐng)域。工件在作業(yè)時(shí),易受外界溫度載荷影響,使得材料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷,從而加速宏觀損傷裂紋的擴(kuò)散,進(jìn)而影響整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性能。此外影響復(fù)合材料層合板失效的因素很多,失效形式復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分散,理論預(yù)測(cè)困難。因此,利用有限元方法有效地預(yù)測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下的失效載荷以及模擬局部損傷的產(chǎn)生、擴(kuò)展等過(guò)程具有非常重要的意義。本文針對(duì)復(fù)合材料層合板在不同載荷情況下出現(xiàn)的強(qiáng)度失效問(wèn)題,首先考慮到層合板的基本組成單元是單層板,單層板強(qiáng)度問(wèn)題直接影響層合板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,而對(duì)它的宏觀力學(xué)研究又是分析層合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),需先對(duì)單層板進(jìn)行基本的靜載試驗(yàn),以獲得復(fù)合材料層合板有限元計(jì)算所需的各項(xiàng)工程參數(shù);其次,基于經(jīng)典層合板理論,選取Hashin損傷失效準(zhǔn)則、材料剛度退化方式,根據(jù)層合板受載情況以及鋪層順序的不同,文中建立不同的層合板模型進(jìn)行對(duì)比性分析,進(jìn)而得出不同層合板厚度、鋪層順序、孔徑大小等因素對(duì)復(fù)合材料層合板強(qiáng)度的影響,同時(shí),利用有限元分析軟件對(duì)含孔層合板的每層損傷演化進(jìn)行預(yù)測(cè),分析得出各層損傷失效趨勢(shì)差異較大;最后,考慮到復(fù)合材料組分材料性能的差異性易受溫度外載荷的影響,故對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行在溫度載荷下的強(qiáng)度性能檢測(cè),模擬分析得到在不同溫度影響下,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)各層損傷演化趨勢(shì)。通過(guò)參考大量文獻(xiàn)與前人所做試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),本文利用有限元分析軟件所建立的復(fù)合材料層合板的幾何模型以及漸進(jìn)性損傷分析方法是正確的。文中利用此方法探討了不同影響因素下復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的極限承載力,同時(shí)還可以清楚的了解到材料結(jié)構(gòu)的局部和整體應(yīng)力損傷分布情況以及發(fā)生損傷后載荷的重新分布和損傷擴(kuò)展途徑,為基于有限元復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的極限承載力分析、設(shè)計(jì)、維修及性能優(yōu)化提供一定的參考。
【學(xué)位單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB33;TQ327.1
【部分圖文】：

且在各領(lǐng)域得到了實(shí)踐的檢驗(yàn)，這進(jìn)一步的推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展[1]。與此同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)于材料的各方面性能也有了更為嚴(yán)格的要求，如材料成本開(kāi)支的降低、整體強(qiáng)度性能的提高、結(jié)構(gòu)重量的減輕等[2]。鑒于以上要求，在現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，它結(jié)合了其它單一材料的優(yōu)異性能繼而形成了具有強(qiáng)大生命力的新型材料，這種新型材料被賦予了高比強(qiáng)度、高比剛度等優(yōu)點(diǎn)[3]，可以根據(jù)使用環(huán)境的不同進(jìn)行特定的設(shè)計(jì)以及加工，來(lái)滿足各種需求，進(jìn)而大大提高了工程結(jié)構(gòu)的效率。根據(jù) 2017 全球玻纖維復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告顯示[4]，如圖 1-1 所示，玻纖維復(fù)合材料主要涉及航空航天、風(fēng)電葉片、汽車、體育休閑等領(lǐng)域。與其它傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料在整體成本、重量和性能方面與競(jìng)品相比具有更高的價(jià)值，近年來(lái)，復(fù)合材料的需求與產(chǎn)能不斷提高[5]。如圖 1-2 所示，玻纖維復(fù)合材料自 2008 年開(kāi)始全球需求量逐漸增長(zhǎng)至 2017 年已突破 80 千噸，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年需求量仍呈線性增長(zhǎng)。

且在各領(lǐng)域得到了實(shí)踐的檢驗(yàn)，這進(jìn)一步的推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展[1]。與此同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)于材料的各方面性能也有了更為嚴(yán)格的要求，如材料成本開(kāi)支的降低、整體強(qiáng)度性能的提高、結(jié)構(gòu)重量的減輕等[2]。鑒于以上要求，在現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，它結(jié)合了其它單一材料的優(yōu)異性能繼而形成了具有強(qiáng)大生命力的新型材料，這種新型材料被賦予了高比強(qiáng)度、高比剛度等優(yōu)點(diǎn)[3]，可以根據(jù)使用環(huán)境的不同進(jìn)行特定的設(shè)計(jì)以及加工，來(lái)滿足各種需求，進(jìn)而大大提高了工程結(jié)構(gòu)的效率。根據(jù) 2017 全球玻纖維復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告顯示[4]，如圖 1-1 所示，玻纖維復(fù)合材料主要涉及航空航天、風(fēng)電葉片、汽車、體育休閑等領(lǐng)域。與其它傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料在整體成本、重量和性能方面與競(jìng)品相比具有更高的價(jià)值，近年來(lái)，復(fù)合材料的需求與產(chǎn)能不斷提高[5]。如圖 1-2 所示，玻纖維復(fù)合材料自 2008 年開(kāi)始全球需求量逐漸增長(zhǎng)至 2017 年已突破 80 千噸，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年需求量仍呈線性增長(zhǎng)。

圖 1-3 損傷模型圖atra[20]對(duì)聚合物基復(fù)合材料的損傷演化模式進(jìn)行了理論推導(dǎo)出了相關(guān)的損傷演化方程，為了能將材料系起來(lái)，研究人員通過(guò)仿真軟件自帶的匯編語(yǔ)言進(jìn)拉伸強(qiáng)度與纖維的鋪層角度之間的關(guān)系時(shí)，對(duì)應(yīng)z[21]為了研究復(fù)合材料在受到連續(xù)載荷破環(huán)時(shí)裂紋合材料裂紋損傷擴(kuò)展模型。研究表明，在界面層的裂紋演化有較大的差異。LLorca[22]通過(guò)ABAQUS仿真軟件建立了復(fù)合材料模型中，粘結(jié)層單元的鋪設(shè)不是按照常規(guī)方式來(lái)設(shè)法，并且使用了該軟件中彈性接觸模塊，建立纖通過(guò)三點(diǎn)彎曲受載來(lái)分析復(fù)合材料纖維/基體斷裂問(wèn)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2887462